Sistema Manejador de Bases de Datos SMBD

1
Sistema Manejador de Bases de Datos (SMBD)

• Colección de datos interrelacionados
• Conjunto de programas para acceder a los datos
• DBMS contiene información acerca de una empresa
• DBMS proporciona un entorno práctico y eficiente
  de usar, almacenar y recuperar información
• Proporcionan fiabilidad de la información a pesar
  de las caidas del sistema e intentos de acceso no
  autorizados

2
Propósito de un sistema de Bases de Datos

• En un principio las bases de datos fueron
  construidad en un sistema de archivos
• Inconvenientes importantes de del sistema de
  archivos
• Redundancia e inconsistencia de datos
• Diferentes formatos de archivos, información
  duplicada en diferentes archivsos
• Dificultad en el acceso a los datos
• Necesidad de escribir un nuevo programa para
  nuevas tareas
• Aislamiento de datos multipleas archivos y
  formatos
• Problemas de integridad
• Ligaduras de integridad (e.j. Saldo minimo gt 0)
  es parte del codigo del programa
• Dificultad en cambiar o adicionar nuevas
  ligaduras de integridad

3
Purpose of Database Systems (Cont.)

• Inconvenientes de sistemas de archivos (cont.)
• Atomicidad
• Las fallas pueden dejar a la base de datos en un
  estado de inconsistencia debido a actualizaciones
  parciales
• E.j. La tranferencia de fondos de una cuenta a
  otra debe ocurrir completamente o no realizarce
• Anomalias en el acceso concurrente
• Nivel de respuesta aceptable a accesos
  concurrentes
• Accesos concurrentes sin control dejan la DB en
  un estado inconsistente
• E.j. Dos personas leyendo un balance y
  actualizandolo al mismo tiempo
• Problemas de seguridad
• Un sistema de bases de datos ofrece soluciones a
  todos estos aspectos

4
Niveles de abstracción

• Nivel Físico describe cómo se almacenan
  realmente los datos.
• Nivel Lógico describe qué datos se almacenan en
  la base de datos y qué relaciones existen entre
  esos datos.
• Nivel de Vista describe sólo una parte de la
  base de datos. Pueden esconder información con
  propósitos de seguridad

5
View of Data
An architecture for a database system
6
Ejemplares y Esquemas

• Similar a los tipos de datos y las variables en
  lenguajes de programación
• Esquema la estructura lógica de la base de
  datos
• Esquema Físico diseño de la base de datos a
  nivel físico
• Esquema Lógico diseño de la base de datos a
  nivel lógico
• Ejemplar (instancia) el actual contenido de la
  base de datos en un tiempo especifico
• Physical Data Independence la habilidad para
  modificar el esquema físico sin realizar cambios
  en el esquema lógico

7
Modelo de Datos

• Colección de herramientas conceptuales para
  describir
• datos
• relaciones de datos
• semantica de los datos
• ligaduras de consistencia
• Modelo Entidad - Relación
• Modelo Relacional
• Otros Modelos
• modelo orientado a objetos
• modelo de datos semiestructurado
• modelos viejos modelo jerarquico y modelo de red

8
Modelo Entidad - Relación

• Ejemplo de un esquema en un modelo entidad -
  relación

9
Modelo Entidad - Relación (Cont.)

• Modelo E-R del mundo real
• Entidades (objeto o cosa en el mundo real
  distingible de otros objetos)
• Relaciones (asociación entre entidades)
• Ampliamente usado para el diseño de bases de
  datos
• El diseño de una base de datos en modelo E-R
  normalmemte es convertido en un diseño de modelo
  Relacional, el cual es usado para almacenamiento
  y procesamiento.

10
Modelo Relacional
Atributos

• Ejemplo de datos tabulados en un modelo relacional

Calle-cliente
Numero-cuenta
Nombre-cliente
Ciudad-cliente
Cliente_id
Johnson Smith Johnson Jones Smith
192-83-7465 019-28-3746 192-83-7465 321-12-3123
019-28-3746
Alma North Alma Main North
A-101 A-215 A-201 A-217 A-201
Palo Alto Rye Palo Alto Harrison Rye
11
Un Ejemplo de Base de Dato Relacional
12
Lenguaje de Definición de Datos (DDL)

• Especifica detalles de implementación del esquema
  dela base de datos
• E.j. create table cuenta (
  numero-cuenta char(10), saldo
  integer)
• El compilador DDL genera un conjunto de tablas
  que se almacena en el diccionario de datos
• El diccionario de datos contiene los metadatos
  (datos acerca de los datos)

13
Lenguaje de Manipulación de Datos (DML)

• Lenguaje para accesar o manipular los datos
  organizados por un modelo de datos apropiado.
• DML también es conocido como lenguaje de
  consultas
• Tipo de lenguajes
• Procedimental el usuario especifica qué datos
  de necesitan y cómo obtener estos datos
• No procedimental el usuario especifica qué
  datos se necesitan, sin especificar cómo obtener
  estos datos
• SQL es el lenguaje de consultas más amplimente
  usado

14
SQL

• SQL widely used non-procedural language
• E.g. find the name of the customer with
  customer-id 192-83-7465 select
  customer.customer-name from
  customer where customer.customer-id
  192-83-7465
• E.g. find the balances of all accounts held by
  the customer with customer-id 192-83-7465 select
  account.balance from depositor,
  account where depositor.customer-id
  192-83-7465 and
  depositor.account-number account.account-number
• Application programs generally access databases
  through one of
• Language extensions to allow embedded SQL
• Application program interface (e.g. ODBC/JDBC)
  which allow SQL queries to be sent to a database

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Usuarios de la Base de Datos

• Los usuarios se diferencian por la forma como
  esperan interactuar con el sistema
• Programador de aplicaciones interactuan con el
  sistema atravez de llamadas del DML
• Usuario
• s sofisticados forman sus consultas en un
  lenguaje de consultas de bases de datos
• Usuarios especializados escriben aplicaciones
  de bases de datos especializadas que no son
  adecuadas en el marcode procesamiento de datos
  tradicional
• Usiarios normales invocan programas de
  aplicación permanente que se han escrito
  prevbiamente

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Administrador de la Base de Datos

• Coordina todas las actividades del sisetma de
  base de datos
• Sus funciones incluyen
• Definición del esquema
• Estructura de almacenamiento y definición del
  método de acceso
• Esquema y modificación de la organización física
• Concesión de autorizaciones para el acceso a los
  datos
• Especificación de las ligaduras de integridad
• Actua como un liaison con los usuarios
• Monitorea el performance y responde a los cambios
  de requerimientos

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Administración de Transacciones

• Una transacción es una colección de operaciones
  que se llevan a cabo como una función lógica
  simple en una aplicación de base de datos
• Es responsabilidad del administrador de
  transacciones, asegurar el estado de consistencia
  aún despues de haber ocurrido fallas en el
  sistema o transacciones (atomicidad y
  durabilidad)
• El administrador de control de concurrencia
  controla la interacción entre las transacciones
  concurrentes para asegurar la consistencia de la
  base de datos.

18
Gestión de Almacenamiento

• Un gestor de almacenammiento es un módulo de
  programa que proporciona la interfaz entre los
  datos de bajo nivel en la base de datos y los
  programas de aplicación y consultas suministradas
  al sistema.
• El gestor de almacenamiento es responsable de las
  siguientes tareas
• interacción con el administrador de archivos
• eficiente almacenamiento, recuperación y
  actualización de los datos en la base de datos

19
Estructura del Sistema
20
Modelo Entidad - Relación

• Conjunto de Entidades
• Conjunto de Relaciones
• Cuestiones de Diseño
• Ligaduras de Correspondencia
• Claves
• Diagrama E-R
• Características del Modelo E-R Extendido
• Diseño de un Esquema de Bases de Datos E-R
• Reducción de un Esquema E-R a Tablas

21
Conjunto de Entidades

• Una base de datos puede ser modelada como
• un conjunto de entidades,
• relaciones entre las entidades.
• Una entidad es un objeto que existe y es
  distinguble de otros objetos.
• Ejemplos persona específica, empresa, evento,
  planta
• Las entidadades tienen atributos
• Ejemplo las personas tienen nombre, dirección,
  etc.
• Un conjunto de entidades es un conjunto de
  entidades del mismo tipo que comparten las mismas
  propiedades
• Ejemploconjunto de todas las personas, empresas,
  arboles

22
Conjunto de Entidades Clientes y Prestamos
cliente-id cliente cliente-
cliente- prestamo- monto
nombre calle ciudad
numero
23
Atributos

• Una entidad es representada por un conjunto de
  atributos, los cuales describen las propiedades
  de todos los miembros de unconjunto de entidades.
• Dominio conjunto de valores permitidos para
  cada atributo
• Tipos de atributos
• Simples y compuestos
• Univalorados y multivalorados
• E.j. multivalorado numero-telefono
• Derivados
• Puede ser derivado de valores de otros atributos
  o entidades
• E.j. edad, dada la fecha de nacimiento

Ejemplo clienter (cliente-id,
cliente-nombre, cliente-calle,
cliente-ciudad) prestamo (prestamo-numerp,
monto)
24
Atributos Compuestos
25
Conjunto de Relaciones

• Una relación es una asociación etre diferentes
  entidades
• Ejemplo Ortiz posee A-102 entidad
  cliente conjunto relaciones entidad
  cuenta
• Una relación también puede tener atributos
  descriptivos

26
Conjunto de Relaciones Prestatario
27
Conjunto de Relaciones (Cont.)
28
Grado de una Relacion

• Se refiere al número de conjunto de entidades que
  participan en un conjunto de relaciones.
• Un conjunto de relaciones en la cual se
  involucran dos conjuntos de entidades se denomina
  binaria(o grado dos). La mayoría de relaciones
  entreconjunto de entidades son binarias

29
Correspondencia de Cardinalidad

• Expresa en número de entidades a las que otra
  entidad puede estar asociada vía un conjunto de
  relaciones.
• Para un conjunto de relaciones benarias las
  correspondencia de cardinalidades debe ser una de
  los siguinetes tipos
• uno a uno
• uno a muchos
• muchos a uno
• muchos a muchos

30
Correspondencia de Cardinalidad
Uno a uno
Uno a muchos
31
Correspondencia de Cardinalidad
Muchos a uno
Muchos a muchos
32
Mapping Cardinalities affect ER Design

• Can make access-date an attribute of account,
  instead of a relationship attribute, if each
  account can have only one customer
• I.e., the relationship from account to customer
  is many to one, or equivalently, customer to
  account is one to many

33
Diagramas E-R

• Rectangulos representa conjunto de entidades.
• Ronbos representa relaciones.
• Lineas une atributos o conjunto de entidades a
  conjuntos de relaciones.
• Elipses representa atributos
• Elipses dobles representa atributos
  multivalorados.
• Elipses discontinuasdenotan atributos derivados.
• Subrayado indica atributo de llave primaria

34
Diagrama E-R con Atributos Compuestos,
Multivalorados y Derivados
35
Conjunto de Relaciones con Atributos
36
Roles

• El conjunto de entidades en una relación no
  necesita ser distingido
• Las etiquetas manager y worker son llamadas
  roles ellas especifican cómo la entidad employee
  interactua atravéz de la relación works-for.
• Los roles se indican como etiquetas sobre las
  líneas que contienen los rombos y los rectangulos
  en el modelo E-R.
• Los roles son opcionales, y son usados para
  clarificar la semantica de la relación

37
Restricciones de Cardinalidad

• Las restricciones de cardinalidad se pueden
  expresar dibujando una linea dirigida (?), para
  indicar uno, o una linea sin dirección (), para
  indicar muchos, entre un conjunto de relaciones y
  uno de relaciones.
• E.j. Relación uno a uno
• Un cliente es asociado con máximo un prestamo vía
  prestatario
• Un prestamo es asociado con máximo un cliente vía
  prestatario

38
Relación Uno a Muchos

• En la relación uno a muchos, un préstamo es
  asociado con máximo un cliente vía prestatario, y
  un cliente asociado con muchos prestamos
  (incluyendo 0) vía prestatario.

39
Relaciones Muchos a Uno

• En la relación muchos a uno el prestamo es
  asociado con varios(incluido 0) clientes, y un
  cliente con máximo un prestamo vía prestatario.

40
Relaciones Muchos a Muchos

• Un cliente es asociado con varios (posiblemente
  0) prestamos vía prestatario
• Un prestamo es asociado con varios (posiblemente
  0) clientes vía prestatario

41
Notación Alternativa para Límites de Cardinalidad

• Se pueden expresar límites de cardinalidad

42
Claves

• Una super clave es un conjunto de uno o mas
  atributos que, tomados colectivamente, permiten
  identificar de forma única una entidad en el
  conjunto de entidades.
• Una clave candidata de un conjunto de entidades
  es una super clave minima (los subconjuntos de
  ella no son super claves)
• Cliente-id es llave candidata para cliente
• cuenta-numero es llave candidata para cuenta
• Aunque pueden existir varias claves candidatas,
  una de ellas es seleccionada para ser llave
  primaria.

43
Claves para un Conjunto de Relaciones

• La combinación de las claves primarias de los
  conjuntos de relaciones participantes forman una
  super clave del conjunto de relaciones.
• (cliente-id, cuenta-numero) es la super clave de
  depositor
• Se debe considerar especificar la cardinalidad
  del conjunto de relaciones
• Se necesita considerar la semantica del conjunto
  de relaciones seleccionando la clave primaria
  en caso de tener mas de una clave candidata.

44
Diagrama E-R con Relaciones Ternarias
45
Convirtiendo una Relación No-Binaria en forma
Binaria

• En general, cualquier relacion no-binaria puede
  ser representada usando relaciones binarias
  creando un conjunto de entidades artificial

46
Especialización

• Un conjunto de entidades puede incluir subgrupos
  de entidades que se diferencian de alguna forma
  de las otras entidades del conjunto.
• Estos subgrupos llegan a ser entidades de bajo
  nivel que tienen atributos o participan en
  relaciones que no aplican al conjunto de
  relaciones de alto nivel.
• Attributos heredados un conjunto de entidades
  de bajo nivel hereda todos los atributos y
  relaciones que participan en el conjunto de
  entidades de alto nivel.

47
Ejemplo de Especialización
48
Resumen de simbolos usados en la notación E-R
49
Resumen de Simbolos (Cont.)
50
Notaciones Alternativas para E-R
51
Reducción de un Esquema E-R a Tablas

• Las claves primarias Primary keys allow entity
  sets and relationship sets to be expressed
  uniformly as tables which represent the contents
  of the database.
• Una base de datos conformada por un diagrama E-R
  puede ser representado cmo una colección de
  tablas.
• Por cada conjunto de entidades y conjunto de
  relaciones hay una única tabla a la cual se le
  asigna el nombre correspondiente al conjunto
  derelaciones o conjunto de entidades.
• Cada tabla tiene un númeri de columnas
  (correspondientes a los atributos), los cuales
  tienen nombres únicos.
• Convertir una representación de base de datos
  de un diagrama E-R a un formato de tablas es la
  base para la derivación de un diseño de bases de
  datos relacional

52
Modelo Relacional

• Estructura de Bases de Datos Relacionales
• Algebra Relacional
• Tuplas del Cálculo Relacional
• Dominio del Cálculo Relacional
• Operaciones del Algebra Relacional Extendido
• Modificaciones de la Base de Datos
• Vistas

53
Ejemplo de una Relación
54
Tipos de Atributos

• Cada atributo de una relación tiene un nombre
• El conjunto de valores permitidos para casa
  atributo es llamado dominio del atributo
• Los valores de los atributos (normalmente) se
  requieren que sean atómicos, esto es, indivisible
• E.j. atributos multivalorados no son atómicos
• E.j. atributos compuestos no son atómicos
• El valos especial null es parte de todos los
  dominios

55
Instancia de las Relaciones

• Los valores actuales (instancia de la relación)
  son especificados en una tabla
• Un elemento t de r es una tupla, representado
  por una fila en la tabla

atributos (o columnas)
Cliente-nombre
Cliente-calle
Cliente-ciudad
Jones Smith Curry Lindsay
Main North North Park
Harrison Rye Rye Pittsfield
tuplas (o filas)
clientes
56
Base de Datos

• Una base de datos consiste en muchas relaciones
• La información de la empresa es dividida en
  partes, las cuales forman una relación que
  almacena parte la información E.j. cuenta
  almacena la información de las cuentas
  depositario almacena información de
  los clientes
  que son propietarios de cuentas
  cliente almacena información de los
  clientes
• Almacenar toda la información en una simple
  relación como banco(numero de cuenta, saldo,
  cliente-nombre, ..)resulta en
• Repetición de información (e.j. 2 clientes
  propietarios de una cuenta)
• Necesidad de valores nulos (e.j. representar
  clientes sin una cuenta)
• La teoría de la normalización permite hacer un
  buen diseño de esquemas relacionales

57
La Relación Cliente
58
La Relación Depositor
59
Diagrama E-R para un Banco
60
Diagrama de un Esquema de un Banco
61
Lenguaje de Consultas

• Lenguaje en el cual los usuarios hacen requisitos
  de información a la base de datos.
• Categorias de los lenguajes
• procedimental
• No-procedimental
• Puros languajes
• Algebra Relacional
• Tuplas del Cálculo Relacional
• Dominio del Cálculo Relacional

62
Algebra Relacional

• Lenguaje Procedimental
• Seis operaciones básicas
• selección
• proyección
• union
• diferencia de conjunto
• producto cartesiano
• renombramiento
• Los operadores toman dos o más relaciones como
  entrada y su resultado es una nueva relación.

63
Ejemplo de la Operación de Selección
A
B
C
D

• Relación r

? ? ? ?
? ? ? ?
1 5 12 23
7 7 3 10

• ?AB D gt 5 (r)

A
B
C
D
? ?
? ?
1 23
7 10
64
Operación de Selección

• Notación ? p(r)
• p es llamado predicado de la selección
• Definido como
• ?p(r) t t ? r and p(t)
• Donde p es una formula consistente con el
  cálculo proposicional de terminos conectados por
  ? (y), ? (o), ? (no)Cada termino es uno de
• ltatributogt op ltatributogt o ltconstantegt
• donde op es uno de , ?, gt, ?. lt. ?
• Ejemplo de selección ? sucursal-nombrePerryri
  dge(cuenta)

65
Ejemplo de la operación de Proyección
A
B
C

• Relación r

? ? ? ?
10 20 30 40
1 1 1 2
A
C
A
C

• ?A,C (r)

? ? ? ?
1 1 1 2
? ? ?
1 1 2

66
Operación de Proyección

• Notación ?A1, A2, , Ak (r)
• donde A1, A2 son nombres de atributos y r es el
  nombre de la relación.
• El resultado es definido como una relación de k
  columnas obtenidas de borrar las columnas que no
  están listadas
• Las filas duplicadas son removidas del resultado
• E.j. Para eliminar el atributo sucursal-nombre de
  cuenta ?account-number, balance
  (cuenta)

67
Ejemplo de la Operación Unión

• Relaciónes r, s

A
B
A
B
? ? ?
1 2 1
? ?
2 3
s
r
r ? s
A
B
? ? ? ?
1 2 1 3
68
Operación de Unión

• Notación r ? s
• Definido como
• r ? s t t ? r or t ? s
• Para que r ? s seválida.
• 1. r, s deben ser de la misma aridad (mismo
  número de atributos)
• 2. Los dominios de las tributos deben ser
  compatibles find all customers with either an
  account or a loan 3. r y s pueden ser relaciones
  temporales que sean resultado de expresiones del
  álgebra relacional. E.j.
• ?customer-name (depositor) ? ?customer-name
  (borrower)

69
Ejemplo de Operación Diferencia de Conjunto

• Relations r, s

A
B
A
B
? ? ?
1 2 1
? ?
2 3
s
r
r s
A
B
? ?
1 1
70
Operación Diferencia de Conjunto

• Notación r s
• Definida como
• r s t t ? r and t ? s
• Se debe asegurar que la diferencia de conjuntos
  se realice entre relaciones compatibles.
• r y s deben ser de la misma aridad
• alos domminios de los atributos de r y s sean
  compatibles

71
Ejemplo de la Operación Producto Cartesiano
A
B
C
D
E
Relationes r, s
? ?
1 2
? ? ? ?
10 10 20 10
a a b b
r
s
r x s
A
B
C
D
E
? ? ? ? ? ? ? ?
1 1 1 1 2 2 2 2
? ? ? ? ? ? ? ?
10 10 20 10 10 10 20 10
a a b b a a b b
72
Operación Producto Cartesiano

• Notación r x s
• Definido como
• r x s t q t ? r and q ? s
• Asume que los atributos de r(R) y s(S) son
  disyuntos. (Esto esto, R ? S ?).
• Si los atributos de r(R) y s(S) no son disyuntos,
  entonces se debe usar renombramiento.

73
Composición de Operaciones

• Se pueden construir expresiones usando multiples
  operaciones
• Ejemplo ?AC(r x s)
• r x s
• ?AC(r x s)

A
B
C
D
E
? ? ? ? ? ? ? ?
1 1 1 1 2 2 2 2
? ? ? ? ? ? ? ?
10 10 20 10 10 10 20 10
a a b b a a b b
A
B
C
D
E
? ? ?
? ? ?
10 20 20
a a b
1 2 2
74
Opertación de Renombramiento

• Allows us to name, and therefore to refer to, the
  results of relational-algebra expressions.
• Permite referirse a una relación por más de un
  nombre.
• Ejemplo
• ? x (E)
• Devuelve la expresión E bajo el nombre X
• Si la expresión del algebra relacional E tiene
  aridad n, entonces
• ?x (A1,
  A2, , An) (E)
• devuelve el resultado de la expresiónE bajo el
  nombre X, y con los atributos renombrados a A1,
  A2, ., An.

75
Operaciones Adicionales

• Se definen operaciones que no adicionan poder al
  algebra relacioneal pero simplifican alfunas
  consultas.
• Intersección
• Reunión Natural
• División
• Asignación

76
Operación de Intersección

• Notación r ? s
• Definida como
• r ? s t t ? r and t ? s
• Asume
• r, s tienen la misma aridad
• Atributos de r y s son compatibles
• Note r ? s r - (r - s)

77
Ejemplo de Operación de Intersección

• Relation r, s
• r ? s

A B
A B
? ? ?
1 2 1
? ?
2 3
r
s
A B
? 2
78
Operación de Reunión Natural

• Notación r s

• La reaunión natural es una operación binaria que
  permite combinar ciertas selecciones y un
  producto cartesiano en una sola operación y
  elimina los atributos repetidos.
• Example
• R (A, B, C, D)
• S (E, B, D)
• Result schema (A, B, C, D, E)
• r s is defined as ?r.A, r.B, r.C, r.D,
  s.E (?r.B s.B ? r.D s.D (r x s))

79
Ejemplo de una Operación de Reunión Natural

• Relaciones r, s

B
D
E
A
B
C
D
1 3 1 2 3
a a a b b
? ? ? ? ?
? ? ? ? ?
1 2 4 1 2
? ? ? ? ?
a a b a b
r
s
A
B
C
D
E
? ? ? ? ?
1 1 1 1 2
? ? ? ? ?
a a a a b
? ? ? ? ?
80
Operación de División
r ? s

• Adecuada para consultas que incluyen la expresión
  para todos.
• Si r y s son relaciones de los esquemas R y S
  respectively where
• R (A1, , Am, B1, , Bn)
• S (B1, , Bn)
• El resultado de r ? s es una relación sobre el
  esquema
• R S (A1, , Am)
• r ? s t t ? ? R-S(r) ? ? u ? s ( tu ? r
  )

81
Ejemplo de la Operación de División
A
B
Relations r, s
B
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
1 2 3 1 1 1 3 4 6 1 2
1 2
s
r ? s
A
r
? ?
82
Operación de Asignación

• La operación de asignación (?) prevee una
  conveniente forma de expresar queries complejos.
• Ejemplo Escribir r ? s como s
• temp1 ? ?R-S (r) temp2 ? ?R-S ((temp1 x s)
  ?R-S,S (r)) result temp1 temp2
• El resultado a la derecha de ? es asignado a la
  relación de la izquierda de ?.
• Se pueden usar variable en las sibsiguientes
  expresiones.

83
Generalized Projection

• Extención de la operación de proyección que
  permite funciones aritméticas para ser usadas en
  la lista de proyección. ? F1, F2, , Fn(E)
• E es cualquier expresión del algebra relacional
• cada uno de los F1, F2, , Fn es una expresión
  atritmética que involucra constantes y atributos
  en el esquema de E.
• Data una relación info-credito(nombre-cliente,
  limite, saldo-credit), encuentre que tanto peden
  las personas gastar
• ?nombre-cleinte, limite saldo-credito
  (info-credito)

84
Operaciones y Funciones de Agragación

• Funciones de Agregación toma una colección de
  valores y retorna un solo valos como resultado.
• avg valor promedio min valor mínimo max
  valor máximo sum suma de valores count
  número de valores
• Operaciones de Agregación en el algebra
  relacional
• G1, G2, , Gn g F1( A1), F2( A2),, Fn( An)
  (E)
• E es cualquier expresión del algebra relacional
• G1, G2 , Gn es una lista de atributosque se
  agrupan (pueden ser vacios)
• Cada Fi es una función se agregación
• Each Ai es un nombre de atributo

85
Ejemplo de Operación de Agregación

• Relación r

A
B
C
? ? ? ?
? ? ? ?
7 7 3 10
sum-C
g sum(c) (r)
27
86
Ejemplo de Operación de Agregación

• Relación account agrupada por branch-name

branch-name
account-number
balance
Perryridge Perryridge Brighton Brighton Redwood
A-102 A-201 A-217 A-215 A-222
400 900 750 750 700
branch-name g sum(balance) (account)
branch-name
balance
Perryridge Brighton Redwood
1300 1500 700
87
Función de Agregación (Cont.)

• El resultado de una agregación no tiene nombre
• Se puede usar la operación de renombramiento para
  darle un nombre
• Por conveniencia, se permite renombrar como parte
  de la operación de agregamiento

branch-name g sum(balance) as sum-balance
(account)
88
Modificación de la Base de Datos

• El contenido de la base de datos puede ser
  modificado usando las siguientes operaciones
• Borrar
• Insertar
• Actualizar
• Todas estas operaciones son expresadas usando el
  operador de asignación.

89
Borrado

• Las solicitudes de borrado se extresan de forma
  similar que las consultas, salvo que en lugar de
  mostrar las tuplas, estas son eliminadas de la
  base de datos.
• Solo se puede borrar la tupla entera no se
  pueden borrar valores particulares de atributos
• El borrado se expresa en el algebra relacional
  como
• r ? r E
• donde r es una relación y E es una consulta del
  algebra relacional.

90
Ejemplos de Borrado

• Borrar todas los registros de cuentas de la
  sucursal Perryridge.

• cuenta ? cuenta ??nombre-sucursal
  Perryridge (cuenta)

• Borrar todos los registros cuyo monto esté entre
  0 y 50

prestamo ? prestamo ??monto ??0?and monto ? 50
(prestamo)
91
Insercion

• Para insertar datos en una relación, we either
• especificar la tupla que se va a insertar
• escribir un query cuyo resultado sea un conjunto
  de tuplas que vayan a insertarsen
• en el álgebra relacional, una insercion se
  expresa como
• r ? r ? E
• donde r es una relación y E es una expresión del
  álgebra relacional.

92
Ejemplos de Inserción

• Inserte información en la base de datos
  especificando que Smith tieme 1200 ien la cuenta
  A-973 en la sucursal Perryridge.

cuenta ? cuenta ? (Perryridge, A-973,
1200) depositor ? depositor ? (Smith,
A-973)
93
Actualización

• El mecanismos para cambiar los valores de una
  tupla sin cambiar todos sus valores
• Use el operador de proyección generalizada para
  realizar esta tarea
• r ? ? F1, F2, , FI, (r)

• Se desea incrementar el 5 de interés en todos
  los saldos de las cuentas.

94
Vistas

• En algunas ocaciones no es deseable que todos los
  usuarios puedan ver la totalidad del modelo
  lógico (e.j., todas las relaciones de la base de
  datos.)
• Considere una persona que necesita conocer los
  números de prestamo pero no su monto. Esta
  persona podría ver la relación descrita en el
  álgebra relacional por
• ?nombre-cliente, numero-prestamo (prestatario
  prestamo)
• Cualquier relación que no es del modelo
  conceptual pero es visible al usuario como una
  relación virtual es llamada vista.

95
Definición de Vista

• Una vista es definida usando la expresión create
  view
• create view v as lt query gt
• donde ltquerygt es cualquier expresión legal del
  algebra relacional. El nombre de la vista se
  representa mediante v
• Una vez se ha definido una vista, se puede
  utilizar el nombre de la vista para hacer
  referencia a la relación virtual que genera la
  vista.

96
Ejemplos de Vista

• Considere la vista (llamada todos-clientes) que
  consiste en las sucursales y sus clientes.

97
E-R Diagram
98
Estructura Básica

• SQL esta basado en un conjunto de operaciones
  relacionales con ciertas modificaciones y
  extenciones
• Una consulta típica de SQL es select A1, A2,
  ..., An from r1, r2, ..., rm where P
• Ais representa atributos
• ris representa relaciones
• P es un predicado.
• Esta consulta es equivalente a la expresin del
  álgebra relacional.
• ?A1, A2, ..., An(?P (r1 x r2 x ... x
  rm))
• El resultado de una consulta SQL es una relación.

99
La Clausula Select

• La clausula select lista los atributos señalados
  en el resultado de la consulta
• Corresponda a la operación de proyección del
  algebra relacional
• E.j. encontrar los nombres de todas las
  sucursales en la relación de prestamos select
  nombre-sucursal from prestamo
• En el álgebra relacional la consulta seria
• ?nombre-sucursal(prestamo)

100
La Clausula Select (Cont.)

• SQL permite la duplicación el la consulta
  resuldato.
• Para forzar la eliminación de duplicados se una
  la palbra clave distinct después de select.
• Encontrar los nombres de todas las sucursales en
  la relación de prestamos, y remueva los
  duplicados
• select distinct nombre-sucursal from prestamo
• La palabra all especifica que los duplicados no
  se eliminan.
• select all nombre-sucursalk from prestamo

101
La Clausula Select (Cont.)

• Un asterisco en la clausula select denota todos
  los atributos
• select from prestamo
• La clausula select puede contener expresines
  aritméticas involucrando los operadores, , , ?,
  y /, operando sobre constantes o atributos de las
  tuplas.
• La consulta
• select numero-prestamo, nombre-sucursal,
  monto ? 100 from prestamo
• devolverá una relación igual a la de prestamo,
  pero con el saldo multiplicado por 100.

102
La Clausula where

• La clausula where especifica condiciones cuyo
  resultado debe satisfacer
• Corresponde al predicado de la selección en el
  álgebra relacional.
• Encuentre todos lo sprestamos realizados en la
  sucursal de Perryridge cuyo monto sea superior a
  1200. select numero-prestamo from
  prestamo where nombre-sucursal Perryridge
  and monto gt 1200
• Los operadores de comparación pueden ser
  utilizados en combinación con los conectores
  lógicos and, or, y not.
• Las comparaciones pueden ser aplicadas a
  resultados de expresiones aritméticas.

103
La Clausula where (Cont.)

• SQL incluye el operador de comparación between
• E.j. Encuentre los números de prestamos de todos
  los préstamos cuyo monto este entre 90,000 y
  100,000 (esto es, ?90,000 y ?100,000)

• select numero-prestamo
• from prestamo where monto between 90000 and
  100000

104
La Clausula from

• La clausula from lista las relaciones
  involucradas en la consulta
• Corresponde a la operación de producto cartesiano
  del algebra relacional.
• Encuentre el producto cartesiano entre
  prestatario x prestamo select
  ? from prestatario, prestamo

• Encuentre el nombre, numero de prestamo, y
  monto del prestamo de todos los clientes que
  tienen prestamo en la sucursal de Perryridge.

• select nombre-cliente, prestatario.numero-prestamo
  , monto from prestatario, prestamo where
  prestatario.numero-prestamo prestamo.numero-pres
  tamo
• and nombre-sucursal Perryridge

105
La Operación Renombramiento

• SQL permite renombrar las relaciones y atributos
  usando la clausula as nombre-viejo as
  nombre-nuevo
• Encuentre el nombre, numero de prestamo y monto
  del prestamo de todos los clientes renombre el
  nombre de la columna numero-prestamo como
  prestamo-id.

select nombre-cleinte, prestatario.numero-prestamo
as prestamo-id, montofrom prestatario,
prestamowhere prestatario.numero-prestamo
prestamo.numero-prestamo
106
Variable de Tuplas

• La variables de tuplas son definidas en la
  clausula from a travez de la clausula as.
• Encuentre el nombre y numeros de prestamo de
  todos los clientes que tengan un prestamo en
  alguna sucursal.

select nombre-cleinte, T.numero de prestamo,
S.monto from prestatario as T, prestamo
as S where T.numero-prestamo
S.numero-prestamo

• Obtenga el nombre de todas las sucursales que
  poseen un activo mayor que al menos una sucursal
  situada en Brooklyn.

• select distinct T.nombre-sucursal from
  sucursal as T, sucursal as S where T.activo gt
  S.activos and S.ciudad-sucursal Brooklyn

107
Operaciones Sobre Cadenas de Caracteres

• SQL incluye un operador para comparacion de
  cadenas de caracteres. Los patrones utilizan dos
  caracteres especiales
• poprcentajet (). El caracter se iguala a
  cualquier substring.
• underscore (_). El catacter _ se iguala a
  cualquier caracter.
• Encuentre el nombre de todos los clientes que
  incluyen Main en la calle.
• select nombre-cliente from cliente
  where calle-cliente like Main
• Match the name Main
• like Main\ escape \
• SQL soporta una variedad de operaciones sobre
  string como
• concatenacion (usando )
• convirtiendo de mayuscula a minuscula y
  viceverza
• Encontrando la longitud de un string, extrayendo
  substrings, etc.

108
Ordenando la Presentación de las Tuplas

• Listar en orden alfabetico los nombres de todos
  los clientes que tienen un prestamo en la
  sucursal de Perryridge
• select distinct nombre-cliente from
  prestatario, prestamo where prestatario.numero-pr
  estamoprestamo.numero- prestamo and
  nombre-sucursal Perryridge order by
  nombre-cliente
• Se puede especificar el orden, desc para
  descendente o asc para ascendente.
• E.j. order by nombre-cliente desc

109
Operaciones sobre Conjuntos

• Encuentre todos los clientes que tienen un
  prestamo, una cuenta o ambos

(select nombre-cliente from depositor) union (se
lect nombre-cliente from prestatario)

• Encuentre todos los clientes que tienen un
  prestamo y una cuenta.

(select nombre-cliente from depositor) intersect
(select nombre-cliente from prestatario)

• Encuentre todos los cleintes que tienen una
  cuenta y no tienen
• prestamo.

• (select nombre-cliente from depositor) except (s
  elect nombre-cliente from prestatario)

110
Funciones de Agragación

• Estas funciones toman un conjunto de valores como
  entrada y producen un único valor como salida.
• avg valor promedio min valor mínimo max
  valor máximo sum suma de valores count
  numero de valores

111
Aggregate Functions (Cont.)

• Encuentre el promedio de saldos de las cuentas en
  la sucursal de Peryridge.

select avg (saldo) from cuenta where
nombre-sucursal Perryridge

• Encuentre el número de tuplas en la relación
  cliente.

select count () from cliente

• Encuentre el número de depositores en el banco.

select count (distinct nombre-cliente) from
depositor
112
Vistas

• Provee un mecanispo para esconder ciertos datos a
  ciertos usuarios. Para crear una vista use la
  siguiente instrucción

create view v as ltexpresión de consultagt

• donde
• ltexpresión de consultagt es una expresión legal
• El nombre de la vista está representada por v

113
Modificando la Base de Datos - Borrado

• Borrar todas las c uentas de la sucursal
  Perryridge delete from cuenta where
  nombre-sucursal Perryridge
• Borre todas las cuentas de cada sucursal
  localizxada en la ciudad de Needham.
• delete from cuentawhere nombre-sucursal in
  (select nombre-sucursal from sucursal
  where ciudad-sucursal Needham)delete
  from depositorwhere numero-cuenta in
  (select numero-cuenta from sucursal,
  cuenta where ciudad-sucursal Needham
  and sucursal.nombre-sucursal cuenta.nombre- suc
  ursal)

114
Modificacón de la Base de Datos Inserción

• Adicionar una nueva tupla en cuenta
• insert into cuenta values (A-9732,
  Perryridge,1200)o su equivalenteinsert into
  cuenta (nombre-sucursal, saldo,
  nombre-cuenta) values (Perryridge, 1200,
  A-9732)
• Adicionar una nueva tupla a cuenta con un saldo
  en nulo
• insert into cuenta values (A-777,Perryridge
  , null)

115
Modificación a la Base de Datos Actualización

• Incremente el saldo de todas las cuentas que
  tienen saldo superior a 10,000 en un 6, todos
  los otros ceciben un incremento del 5.
• Se escriben dos isntrucciones update
• update cuenta set saldo salso ? 1.06 where
  saldo gt 10000
• update cuenta set saldo saldo ? 1.05 where
  saldo ? 10000
• El orden es importante
• Se puede hacer usando la clausula case

116
Modificación a la Base de Datos Actualización

• El mismo query anterior
• update cuenta
• set saldo case
  when saldo lt 10000 then saldo 1.05
  else saldo 1.06
  end

117
Update of a View

• Create a view of all loan data in loan relation,
  hiding the amount attribute
• create view branch-loan as select
  branch-name, loan-number from loan
• Add a new tuple to branch-loan
• insert into branch-loan values (Perryridge,
  L-307)
• This insertion must be represented by the
  insertion of the tuple
• (L-307, Perryridge, null)
• into the loan relation
• Updates on more complex views are difficult or
  impossible to translate, and hence are
  disallowed.
• Most SQL implementations allow updates only on
  simple views (without aggregates) defined on a
  single relation

118
Transacciones

• Una transacción es una colección de operaciones
  que forman una única unidad lófica de trabajo.
• Una transacción es iniciada implícitamente y
  terminada por alguno de
• commit work Hace todas las operaciones de la
  transacción permanentes en la base de datos
• rollback work deshace todas las actualizaciones
  realizadas por la transacción.
• Ejemplo
• Tla transferencia de dinero de una cuenta a otra
  involucra dos pasos
• debitar de una cuenta y acreditar la otra
• Si uno de estos pasos se realiza y el otro falla
  la base de datos queda en un estado inconsistente
• Por tal razón ambos pasos se deben realizar o
  ninguno
• Si un paso en una transacción falla, todo el
  trabajo realizada por ésta, debe ser deshecho por
  rollback work.
• El Rollback de una transacción incompleta es
  realizado automáticamente en caso de fallas del
  sistema

119
Transacciones (Cont.)

• En la mayoría de los systemas de Bases de Datos,
  cada instrucción SQL que se ejecuta
  satisfactoriamente es automatocamente committed.
  
• Cada transacción consiste entonces de una simple
  instrucción
• El commit automático se puede desactivar,
  permitiendo transacciones con múltiples
  instrucciones, pero la realización de esto
  depende del sistema de Bases de Datos
• Una opción incorporada en SQL1999 es encerrar
  las transacciones en begin atomic
  end

120
Creación de Tablas

• Una relación en SQL es definida usando la
  instrucción create table
• create table r (A1 D1, A2 D2, ..., An
  Dn, (ligadura de integridad1), ..., (liga
  dura de integridadk))
• r es el nombre de una relación
• cada Ai es un nombre de atributo en el esquema de
  la relación r
• Di ies el tipo de datos del atributo Ai
• Ejemplo
• create table sucursal (nombre-sucursal
  char(15) not null, ciudad-sucursal
  char(30), activo integer)

121
Lugaduras de Integridad en la Creación de Tablas

• not null
• primary key (A1, ..., An)
• check (P), donde P es un predicado

EjemploDeclare nombre-sucursal en la tabla
sucursal como clave primaria y asegure que el
valor del activo no sea negativo. create table
sucursal (nombre-sucursal char(15),
ciudad-sucursal char(30) activo integer, pr
imary key (nombre-sucursal), check (activo gt
0))
La declaración de primary key automaticamente
asegura que es not null en SQL-92, pero se
necesita especificar en SQL-89
122
Borrar y Alterar el Esquema de la Tabla

• La instrucción drop table borra toda la
  información de la tabla en la base de datos.
• La instrucción alter table es usada para
  adicionar un atributo en la relación.
• alter table r add A D
• donde A es el nombre del atributos a ser
  adicionado en la relación r y D es el dominio de
  A.
• La instrucción alter table también puede ser
  usada para borrar un atributo en la
  relación alter table r drop Adonde A es el
  nombre del atributo de la relación r
• Borrar atributos no es soportado por muchas based
  de datos

123
Ligaduras de los Dominios

• Las ligaduras de integridad proporcionan un medio
  de asegurar que las modificaciones hechas a la
  base de datos por los usuarios autirizados no
  provoque pérdidad de consistencia de los datos.
  Por lo tanto protejen a la base de datos contra
  los daños accidentales.
• Ligaduras de Dominios es la forma más elemental
  de ligaduras de integridad.
• Verifica los valores insertados en la base de
  datos, y asegura que las comparaciones realizadas
  en los queries tengan sentido.
• Se pueden crear nuevos dominios con los tipos
  existentes
• E.j. create domain Pesos numeric(12, 2)
  create domain Dolar numeric(12,2)

124
Ligaduras de Dominio (Cont.)

• La clausula check SQL-92 permite restringir los
  dominios
• El uso de check asegura que un empleado tenga un
  salario igual o mayor al salario mínimo.
• create domain salario numeric(5,2) constraint
  minimo check(valor gt 360000.00)
• El dominio tiene un constraint que asegura que el
  salario es igual o superior a 360000

125
Integridad Referencial

• Asegura que los valores que aparecen en una
  relación para un conjunto de atributos dados,
  también aparezcan para para el conjunto de
  tatributos en otra relación.
• Ejemplo Si Perryridge es el nombre d ela
  sucursal que aparece en una de las tuplas en la
  relación cuenta, entonces existe una tupla en la
  relación sucursal para la sucursal Perryridge.

126
Integridad Referencial en SQL

• Las claves primarias, candidatas y forameas
  pueden ser especificadas en la clausula SQL
  create table
• La clausula primary key lista los atributos que
  conforman la clave primaria.
• La clausula unique key lista lista los atributos
  que conforman una clave candidata.
• La clausula foreign key lista los atributos que
  conforman la clave foramea y el nombre de la
  relación que referencia.
• Por defecto, una clave foranea referencia la
  clave primaria de la realación referenciada
• foreign key (numero-cuenta) references
  cuenta
• Forma corta de especificar una columna simple
  como clave foranea
• numero-cuenta char (10) references cuenta
• La columnas de referencia en la tabla
  especificada pueden ser referenciadas de forma
  explicita.
• Pero deben ser declaradas como claves primaria /
  candidata
• foreign key (numero-cuenta) references
  cuenta(numero-cuenta)

127
Ejemplo de Integridad Referencial en SQL

• create table cliente(nombre-cliente char(20),cal
  le-cliente char(30),ciudad-cleinte char(30),prim
  ary key (nombre-cliente))
• create table sucursal(nombre-sucursal char(15),c
  iudad-sucursal char(30),activo integer,primary
  key (nombre-sucursal))

128
Acciones en Cascada en SQL

• create table cuenta
• . . . foreign key(nombre-sucursal) references
  sucursal on delete cascade on update
  cascade . . . )
• Debido a la clausula on delete cascade, si se
  borra una tupla en sucursal, resulta en una
  violación de integridad, el borrado en cascada en
  la relación cuenta, borra las tuplas que se
  refieren a la sucursal que fue borrada
• La actualización en cascada es similar

129
Cascading Actions in SQL (Cont.)

• Si existe un cambio en una clave foranea en
  multiples relaciones, y se ha especificado on
  delete cascade en cada dependencia, el borrado o
  actualización se propaga sobre toda la cadena.
• Si se realiza un borrado, teniendo una
  actualización en cascada, se causa una violación
  de integridad y el systema aborta la transacción.
  
• Como resultado, todos los cambios causados por
  la transacción son deshechos.
• La integridad referencial se verifica al final de
  la transacción

130
Disparador

• Un disparador es una orden que el sistema ejecuta
  de manera automática como efecto secundario de la
  modificación de la base de datos.
• Para diseñar un mecanismo disparados se debe
• Especificar las condiciones en las que se va a
  ejecutar el disparador.
• Especificar las acciones que se van a realizar
  cuando se ejecute el disparador.

131
Security

• Security - protection from malicious attempts to
  steal or modify data.
• Database system level
• Authentication and authorization mechanisms to
  allow specific users access only to required data
• We concentrate on authorization in the rest of
  this chapter
• Operating system level
• Operating system super-users can do anything they
  want to the database! Good operating system
  level security is required.
• Network level must use encryption to prevent
• Eavesdropping (unauthorized reading of messages)
• Masquerading (pretending to be an authorized
  user or sending messages supposedly from
  authorized users)

132
Security (Cont.)

• Physical level
• Physical access to computers allows destruction
  of data by intruders traditional lock-and-key
  security is needed
• Computers must also be protected from floods,
  fire, etc.
• More in Chapter 17 (Recovery)
• Human level
• Users must be screened to ensure that an
  authorized users do not give access to intruders
  
• Users should be trained on password selection and
  secrecy

133
Autorizaciones

• Formas de autorizaciones en una base de datos
• Read - permite la consulta, pero no la
  modificación de información.
• Insert - permite la inserción de nueva
  información, pero no la modificación de la
  existente.
• Update - permite modificaciones, pero no el
  borrado de datos.
• Delete - permite el borrado de datos

134
Autorización (Cont.)

• Formas de autorización de modificar el esquema de
  la base de datos
• Index - permite la creación y borrado de indices.
• Resources - permite la creación de nuevas
  relaciones.
• Alteration - permite la adición y borrado de
  atributos en una relación.
• Drop - permite el borrado de relaciones.

135
Especificación de la Seguridad en SQL

• La instrucción grant es usada para otorgar
  autorizaciones
• grant ltlista de privilegiosgt
• on ltnombre de vista o relacióngt to ltlista de
  usuariosgt
• ltlista de usuariosgt es
• el user-id
• public,permite a todos los usuarios válidos los
  privilegios concedidos
• Un rol
• Conceder un privilegio sobre una vista no implica
  la concesión sobre la relación.
• Quien concede un privilegio debe tener el
  privilegio que concede, o ser el administrador de
  la base de datos.

136
Privilegios en SQL

• select permite acceso de lectura a una
  relación,o la habilidad de realizar consultas con
  vistas
• Ejemplo conceder a los usuarios U1, U2, y U3
  autorización select sobre la relación sucursal
• grant select on sucursal to U1, U2, U3
• insert la habilidad de insertar tuplas
• update la habilidad de actualización usando
  instrucciones SQL
• delete la habilidad de borrar tuplas
• references habilidad de declarar claves foráneas
  cuando se crea una relación.
• usage en SQL-92 autorizaciones de usar un
  dominio específico a un usuario
• all privileges forma corta de hacer referencia a
  todos los privilegios

137
Privilegio de Conceder Privilegios

• with grant option permite al usuario a quien se
  le concedió el privilegio de pasar el privbilegio
  a otro usuario.
• Ejemplo
• grant select on sucursal to U1 with grant option
• gda a U1 el privilegio select sobre sucursal y
  permite concederselo a otros usuarios

138
Roles

• Los roles permiten definir privilegios comunes
  para una clase especial de usuarios que conforman
  el rol
• Los privilegios pueden ser concedidos o revocados
  al rol, como a un usuario
• Los roles pueden ser asignados a los usuarios,
  asi tengan otros roles
• SQL1999 soporta roles
• create role cajerocreate role
  administrador
• grant select on sucursal to cajerogrant
  update (saldo) on cuenta to cajerogrant all
  privileges on cuenta to administradorgrant
  cajero to administradorgrant cajero to juan,
  jaimegrant administrador to alvaro

139
Revocando Autorizaciones en SQL

• La instrucción revoke es usada para revocar las
  autorizaciones concedidas.
• revokeltlista de privilegiosgt
• on ltnombre de la relación o vistagt from ltlista de
  usuariosgt restrictcascade
• Ejemplo
• revoke select on sucursal from U1, U2, U3
  cascade
• La revocación d eprivilegios de un usuario puede
  causar que otros usuarios también pierdan el
  privilegioa, referidos como una reviocación en
  cascada.
• Se puede prevenir la especificación de cascada
  usando la especificación restrict
• revoke select on sucursal from U1, U2, U3
  restrict
• con restrict, la instricción revoke falla al
  realizar la revocación en cascada.